在太阳能发电系统中，技术最复杂的组成部分应属太阳能电池。可以说，太阳能电池是太阳能发电系统的核心，其开发、生产直接影响到太阳能发电的普及和发展。
　　太阳能电池的主要原理是通过使用半导体材料，将较薄的N型半导体置于较厚的P型半导体上，当光子撞击该装置的表面时，P型和N型半导体的接合面有电子扩散产生电流，可利用上下两端的金属导体将电流引出利用。
　　太阳能电池的种类根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：1、硅太阳能电池；2、以无机盐如砷化镓III－V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；3、功能高分子材料制备的太阳能电池；4、纳米晶太阳能电池等。
　　硅是最理想的太阳能电池材料，这是太阳能电池以硅材料为主的主要原因。在以上电池中单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟，光电转化效率可达23.3%。在制作过程中，一般采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术。但由于单晶硅材料价格及相应的繁琐工艺影响，单晶硅成本价格居高不下，大幅降低成本非常困难，无法实现太阳能发电的大规模普及。
　　随着新材料的不断开发和相关技术的发展，以其它材料为基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景。目前国际低成本大规模生产技术的研究主要集中在多晶硅、大面积薄膜非晶硅、CdTe电池、CIS电池的制造技术，Ⅲ－V族化合物半导体高效光电池，非晶硅及结晶硅混合型薄膜光电池等方面。
　　如果说单晶硅的特点是效率高、成本高，其它材料电池的难题无疑是低成本、转化弱。与单晶硅太阳能电池相比，除多晶硅、碲化镉等外，其它材料电池的光电转化效率普遍未超过15%。
　　我国太阳能电池的发展我国于1958年开始研究太阳能电池，1971年首次应用于我国发射的卫星上。1973年开始将太阳能电池用于地面。由于受到价格和产量的限制，市场发展很缓慢，除了作为卫星电源，在地面上太阳能电池仅用于小功率电源系统，如航标灯、铁路信号系统等。
    2002年，国家有关部委启动了“西部省区无电乡通电计划”，通过光伏和小型风力发电解决西部七省区无电乡的用电问题。这一项目的启动大大刺激了太阳能发电产业，国内建起了几条太阳能电池的封装线，使太阳能电池的年生产量迅速增加。 
    应用
　　目前太阳能电池已经开始广泛用于通信、交通、民用产品等各个领域，光伏发电不但列入到国家的攻关计划，而且列入国家电力建设计划，同时也在一些重大工程项目中得到应用。目前，光伏发电已遍及我国西部各省区，以及中部和东部的部分省、直辖市、自治区，总投入已经超过30亿元。
    太阳能电池高效和低价统一始终是国际开发的目标。与此相同，我国产品生产、推广的根本问题也集结于此。草原、海岛、沙漠等无电地区需求巨大，但价格的可承受性、生产规模不足和产品针对性较弱等方面的问题十分突出。而在城市电力系统中，高昂的一次性投资成本无疑更为产品推广增加了难度。因此，提高效率，降低成本，扩大规模应是现今开发、生产太阳能电池的主题。 
    未来发展
　　在具体操作方面：多晶硅太阳能电池的研究应把攻关与引进结合起来，尽快建立一条年生产能力为兆瓦级的生产线；单晶硅太阳能电池重点提高组件的效率，降低生产成本；加速开发新型太阳能电池。具体标准：兆瓦级多晶硅太阳能电池组件生产线的建立主要技术经济指标：组件效率13%，组件寿命20～25年；单晶硅太阳能电池组件生产线的技术改造主要技术经济指标：组件效率14%～15%，组件寿命20～25年。
　　要在现有技术条件下快速发展，太阳能电池行业应尽快实现小型光电源产业化；着重开发100千瓦容量以下的独立运行光伏电站系列化、规范化、商品化研究并网光伏发电技术，并为大规模应用做好前期准备。
    在具体标准方面：小功率光伏电源产业化功率范围：千瓦级、百瓦级产业规模：总容量大于1兆瓦系统造价：比“八五”平均价格降低30%以上太阳能；独立运行光伏电站系列化、规范化、商品化。功率范围：10千瓦～100千瓦系统造价：比“八五”平均价格降低30%以上；并网光伏发电技术研究和示范。兆瓦级并网光伏电站的前期研究，10千瓦并网光伏示范电站、100千瓦并网光伏电站用逆变器研制，光伏电站运行及与电力系统相关技术研究。